Кардиологи давно знают: сердце — не только орган, но и болтливый блогер. Оно одновременно пишет ЭКГ, рисует пульсовую волну на PPG и диктует давление в артериях, а мы потом героически пытаемся разобрать этот многоголосый подкаст из шумов, артефактов и пропусков данных.

Проблема в том, что каждая «дорожка» записывается по‑своему. ЭКГ требует электродов и проводов, артериальное давление — иногда инвазивных катетеров, а PPG на часах радостно ловит всё, включая взмах руки и поездку в метро. В реальном мире редко удаётся получить сразу все сигналы, да ещё и хорошего качества. Отсюда — дырки в данных, ошибки в мониторинге и недооценённые риски для пациентов.

Исследователи из Тsinghua University и Imperial College London предлагают элегантный ответ: UniCardio — единый мультимодальный диффузионный трансформер для кардиосигналов. Вместо зоопарка отдельных моделей «для шумной ЭКГ», «для PPG» и «для давления», они строят один универсальный генератор, который:

  • очищает шумные записи (денойзинг);
  • восстанавливает пропуски (импутация);
  • синтезирует неснятые сигналы из имеющихся (трансляция PPG→ЭКГ, PPG→ABP и т. д.).

Под капотом — диффузионная модель, похожая по духу на те, что рисуют картинки, только здесь «из шума» поэтапно рождается не котик, а правдоподобная кардиограмма. Трансформерная архитектура аккуратно управляет разными модальностями, а механизм continual learning позволяет добавлять новые комбинации сигналов, не забывая старые — почти как мозг, только без катастрофического «вылетело из головы».

Авторы тренировали UniCardio на богатой коллекции открытых наборов: MIMIC, PTB‑XL, WESAD, cuffless BP и других. Результат впечатляющий: сгенерированные сигналы по качеству анализа практически догоняют реальные. На их основе можно:

  • надёжно обнаруживать аритмии и другие нарушения по синтетическому ЭКГ;
  • оценивать жизненно важные показатели, включая давление;
  • отслеживать стресс и когнитическую нагрузку по пульсовой волне.

Особенно интересно это выглядит в контексте телемедицины и умных часов, которые активно развиваются и в России. Когда большая часть населения уже носит на запястье PPG‑датчик, способность алгоритма «дорисовать» недостающие медицинские сигналы даёт шанс на действительно массовый, непрерывный кардиомониторинг без дорогих и инвазивных процедур.

Код UniCardio доступен на Zenodo (https://doi.org/10.5281/zenodo.8293564), а сами данные — на PhysioNet и в репозиториях UCI. То есть это не закрытая магия, а фундамент, на котором можно строить практические системы — от реанимационных мониторов до отечественных платформ дистанционного наблюдения за хроническими пациентами.

Если обобщить, UniCardio делает с сердцем то, что генеративные модели уже сделали с изображениями и текстом: учится не просто анализировать, а создавать правдоподобные, полезные для врачей сигналы. И в этот раз генерация — не игрушка, а вполне рабочий инструмент, который может спасти чью‑то жизнь в тот момент, когда реальный датчик подвёл.